《位运算操作符》PPT课件.ppt

第17章位运算操作符,在本章的学习中，需要掌握以下内容：字节和位的概念；原码与补码的转换；6种位操作符及其组成的位运算赋值操作符的使用；各个位操作符的特殊用途；位域的概念和位域的使用。,17.1位运算,位运算是指对数据的二进制位进行处理的运算。位运算与数据在内存中的存储方式息息相关，因此在介绍位运算操作符之前，有必要先介绍一些操作系统中数据存储和处理的相关知识。本节首先介绍字节与位的概念以及两者的关系，再介绍数据在内存中的储存方式。,17.1.1字节与位,在前面的介绍中已多次涉及到字节的概念。操作系统中的各种类型的数值都由若干个字节组成，字节也是数据存取和数值计算的基本单元。从内存中读取数据是以字节为最小单位，向内存中写入数据也是以字节为最小单位。将数值输出到文件和从文件获取数值时，最小单位也是字节。,17.1.1字节与位,字节在操作系统中可以分为更小的单元“位”。大部分系统中，1个字节由8个位组成，每个位的值为0或1。一个字节的数值由其8个位的值决定，如果一个字节的内容为“01101010”。其对应的值为：这个字节的值为8个位组成的二进制数。但是在操作系统中，数值的存储并不是直接以其二进制值存储的。,17.1.2补码,在操作系统中，数值一律用补码来存储。一个数值的二进制值可以称其为原码，存储时会将原码表示为补码。补码的最高位为符号位，数值的补码表示可以分为以下两种情况。,17.1.2补码,1非负数的补码非负数的补码与原码相同。例如，11的原码为00001011，其补码也为00001011。注意：为了简化书写，讨论位运算时，大部分的数值只用一个字节表示。,2负数的补码负数的补码的符号位为1，其余位为将该数绝对值的原码按位取反后再加1的结果。例如，-15的补码：因为是负数，则符号位为“1”，整个为10001111；其余7位为-15的绝对值的原码按位取反，即0001111取反后为1110000，再加1为1110001；加上符号位，最后15的补码是11110001。已知一个数的补码，其求原码的过程与已知原码求补码的过程完全一样：如果补码的符号位为“0”，表示是一个正数，所以补码就是该数的原码。如果补码的符号位为“1”，表示是一个负数，求原码的操作可以是：符号位为1，其余各位取反加1。使用补码计算时，可以将符号位和其他位统一处理。,17.1.2补码,例如，7+15，其补码相加如左图所示。(-7)+(-15)，其补码相加如右图所示。,17.1.2补码,注意：两个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。减法也可按加法来处理，715的计算过程如下图所示。,17.1.2补码,17.2位运算操作符,C语言共提供了6个位运算操作符，包括取反操作符（）、位或操作符（|）、位与操作符（该表达式将数值1的二进制值右移（数值2）位，移到右端的低位被舍弃，而高位补入的数值由符号位决定。如果是无符号数，则高位补入的数为0。例如：inta=39;a=a2;,则变量a将右移两位，即00100111右移两位，得到00001001，右端的两个1被舍弃。如下图所示。,17.2.5右移操作符（）,17.2.5右移操作符（）,如果是有符号数，则不同的系统有不同的处理方式。有的系统补入0，有的补入符号位。补入0的为“逻辑右移”，补入原符号位的为“算术右移”。例如，将-15右移两位，算术右移后结果为11111100，逻辑右移结果为00111100，如下图所示。,17.2.6左移操作符（）,左移操作符将一个数的各个二进制位值全部左移若干位。使用形式如下：数值1数值2;该表达式将数值1的二进制值左移（数值2）位，移到左端的高位被舍弃，而低位补入的数值为0。例如：inta=39;intb=a1;intc=a2;intd=a3;,a的值为39，即00100111；b的值为39左移1位的结果，左端舍去1个0，右端补入1个0，得到01001110；c值为39左移2位的结果，左端舍去2个0，右端补入2个0，得到10011100；d值为39左移3位的结果，左端舍去2个0和1个1，右端补入3个0，得到00111000，如下图所示。,17.2.6左移操作符（）,17.2.6左移操作符（=3;等效于a=a3;又例如：a,17.3位运算操作符使用举例,位运算操作符在C语言中的使用十分灵活，通过一些巧妙地算法可以高效地实现一些实用的功能。为了更熟悉位运算操作符的使用，本节将继续讨论两个例子。,17.3.1循环移位,循环移位是一种重要的移位方式。循环移位区别于一般移位的是移位时没有数位的丢失。循环左移时，用从左边移出的位填充字的右端；而循环右移时，用从右边移出的位填充字的左侧。本题暂只讨论循环右移。例如，要将39循环右移2位，即00100111右移两位，移到右端的两个1不会丢失，将补到左端的2个空缺位置上，如下图所示。,17.3.1循环移位,例如要对a（无符号数）循环右移3位，可以采用以下方案：（1）首先把将要移出右端的3个位左移8-3位（假定a占8个位）后保存在b中，此时b形式如下图第2行所示，其中yyy是a的后3位。（2）将a右移3位，右端3位被舍弃，又由于a为无符号数，左端添加3个0，如下图第3行所示。（3）最后将a与b位或，由于0和任意值位或补改变该值，因此得到yyyxxxxx，如下图第4行所示。,17.3.2使用子网掩码,子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在外部网上。如果一个IP地址与子网掩码相与的结果与一个子网地址相同，那么这个IP地址便属于该子网。有两个子网地址59.64.200.0和59.64.201.0，两个IP地址59.64.200.18和59.64.201.20，子网掩码位255.2